اسب بخار چیست؟ + تاریخچه
اسب بخار یکای اندازه گیری توان یا قدرت خودرو است و ما در این مطلب بررسی می کنیم که این واژه دقیقا چه مفهومی دارد.
تاریخچه
پیش از انقلاب صنعتی عمده تامین انرژی برای انجام کارهای روزمره انسان، بوسیله حیوانات اهلی صورت می گرفت و اسب نقش کلیدی در زندگی مردمان آن زمان بخصوص کشاورزان، معدن کاران و… داشت. با پیدایش انقلاب صنعتی و اختراعاتی از جمله ماشین بخار زندگی بشر دستخوش تغییرات اساسی قرار گرفت. در قرن هجده مخترع و محقق انگلیسی به نام توماس ساوری با اختراع اولیه ماشین بخار نقش بسزایی در تحول زندگی بشر بخصوص در حوزه حمل و نقل داشت. در این ماشین از انرژی گرمایی بخار آب انرژی جنبشی برای به حرکت درآوردن وسایل نقلیه استفاده می شد.
پس از او جیمز وات مخترع اسکاتلندی با تکمیل پروژه ماشین بخار و معرفی یکای اندازه گیری اسب بخار توانست کمکی بزرگ به بشریت کند. او برای آنکه بتواند توان تولیدی ماشین های بخار را با یکدیگر مقایسه کند و از طرف دیگر بتواند ماشین بخار را به خوبی به بازار عرضه کند نیاز داشت تا تعریف ساده و قابل فهمی از توان تولیدی ماشین بخار داشته باشد تا برای مردم بخصوص کشاورزان قابل فهم باشد.
در نتیجه واحدی به نام اسب بخار ابداع کرد تا بتواند توان تولیدی یک ماشین بخار را با توان تولیدی که توسط یک اسب ایجاد می شود را مقایسه کند تا مردم راحت تر درک کنند که یک ماشین بخار چند برابر یک اسب عادی می تواند توان و قدرت تولید کند. از آنجا که در معادن ذغال سنگ استفاده از اسب امری مرسوم بود جیمز وات محاسبه کرد که اگر یک اسب بتواند ۷۵کیلوگرم ذغال سنگ را طی مدت یک ثانیه به ارتفاع یک متر توسط طناب و قرقره جابجا کند می تواند نیرویی معادل یک اسب بخار تولید کند.
مفهوم به زبان ساده
امروز اگر قصد خرید خودرویی را داشته باشیم تمام جنبه های آن از سطح آپشن های رفاهی گرفته تا پیشرانه ، مصرف سوخت و… را در وبسایت ها بررسی می کنیم. یکی از مولفه هایی که از اهمیت بالایی هم برخوردار است توان تولیدی یا همان اسب بخار موتور است که روی تصمیم گیری در مورد انتخاب خودرو بی تاثیر نیست. اما کمتر کسی به معنی و مفهوم آن توجه می کند . برای اینکه بهتر بتوانیم با مفهوم اسب بخار آشنا شویم لازم است اندکی با مفاهیم پایه ای در فیزیک آشنا شویم.
اگر شما جسمی را در فاصله زمانی معین از نقطه a به نقطه b با سرعتی مشخص جابجا کنید شما کار انجام داده اید که برای انجام این کار به توان یا همان چیزی که در مفاهیم مهندسی به آن قدرت می گوییم نیاز داریم. اسب بخار واحد اندازه گیری توان است و به معنای ساده تر یک اسب بخار برابر با توانی است که برای جابجایی یک جسم ۷۵ کیلوگرمی در مدت یک ثانیه برای فاصله یک متر نیاز است . برای مثال یوسین بولت قهرمان دوی صد متر جهان هنگامی که در سال ۲۰۰۹ رکورد دوی صد متر را شکست چیزی در حدود ۵/۳ اسب بخار قدرت داشت. یک مثال دیگر برای روشن تر شدن مفهوم اسب بخار معادل کردن آن با یکای دیگر اندازه گیری توان یعنی وات است. هر اسب بخار توانی برابر ۷۶۴ وات دارد به بیان ساده تر یک اسب بخار توانی معادل ۵/۷ برابر یک لامپ ۱۰۰ وات دارد.
اسب بخار خالص و ناخالص
واقعیت این است که اعداد اعلامی توان و گشتاور موتور توسط خودروسازان توانی است که روی موتور اندازه گیری می شود و توانی که در نهایت به چرخ ها می رسد تا خودرو را به حرکت در بیاورد قدرتی متفاوت با اعداد روی کاغذ است. علت این موضوع هم این است که قدرت تولید شده در موتور در مسیر انتقال قدرت از موتور به چرخ ها که شامل گیربکس، دیفرانسیل و.. می شود اندکی دچار اتلاف انرژی می گردد به همین علت است که خودرویی مانند ۲۰۶ با ۱۱۰ اسب بخار در واقع روی چرخ ها چیزی در حدود۹۰ اسب بخار توان دارد.
برای محاسبه قدرت در موتورهای احتراق داخلی ابتدا می بایست به وسیله دستگاه های مخصوصی گشتاور تولیدی موتور را از میل لنگ اندازه گیری نمود سپس آن را در دور موتور ضرب نموده و سپس عدد به دست آمده بر عدد ۵۲۵۲ تقسیم نمود تا عدد اسب بخار به دست آید.
رابطه اسب بخار وحجم موتور
پر واضح است با افزایش حجم موتور و ورود بیشتر مخلوط سوخت و هوا احتراق بیشتر صورت گرفته و به دنبال آن انرژی یا توان تولید شده نیز بیشتر خواهد بود اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی و استفاده از فناوری هایی مانند توربوشارژ و موتورهای الکتریکی می تواند بدون افزایش حجم موتور به اسب بخارهای بالایی دست یافت.
نکته دیگری که دانستن آن خالی از لطف نیست این است که با گذشت زمان میزان اسب بخار تولیدی موتور اندکی افت خواهد داشت که به علت مستهلک شدن قطعات داخلی موتور و سیستم انتقال قدرت می باشد.
تفاوت گشتاور و اسب بخار
با نیم نگاهی به مجلات و سایت های خودرویی متوجه می شویم مفاهیم قدرت و گشتاور همواره در کنار هم تعریف می شوند و در واقع ترکیب این دو باهم است که نیروی محرکه موتور را تعریف می کند. اما موضوعی که مشهود است در اکثر مواقع افراد توجه ویژه تری به واژه اسب بخار دارند و به مفهوم گشتاور کمتر پرداخته شده است.
اما اینکه گشتاور چیست و چه تفاوتی با قدرت دارد را در ادامه با یک تعریف مختصر بیان می کنیم و به طور مفصل تر در مطلب گشتاور به آن خواهیم پرداخت.
گشتاور به نیروی چرخشی اطلاق می گردد که باعث به چرخش درآمدن یک جسم حول یک محور ایجاد می شود که به صورت حرکت دورانی می باشد.گشتاور تولید شده متاثر از دو عامل اصلی می باشد: یکی نیروی وارده و دیگری طول محور.گشتاور در موتور به وسیله گردش میل لنگ حول یک محور توسط نیروی پیستون ایجاد می شود که با معنی اسب بخار که در این مقاله مفصلا به آن پرداختیم کاملا متفاوت است.
در موتور های دیزلی به علت اینکه کورس پیستون و طول محور میل لنگ بیشتر است می توان به گشتاور بالاتری نسبت به خودروهای بنزینی دست یافت به همین علت است که در خودروهای سنگین و باری به علت عبور از مسیرهای صعب العبور و حمل بار گشتاور بالاتر در دورهای پایین موتور نیاز است اما در خودروهای سواری به علت اینکه سرعت و شتاب در اولویت است قدرت موتور بیشتر مورد توجه قرار می گیرد.
تشکر از مطالب مفیدتون👌